Kubernetes

一、Kubernetes 的本质

1. Kubernetes 的核心命题

在抽离所有技术细节之后，Kubernetes 要解决的本质问题只有一个：

如何在不确定的基础设施之上，可靠地运行确定的应用意图？

更抽象地说：

2. Kubernetes 的哲学基础

Kubernetes 的设计基于四个根本思想：

思想含义
声明式描述“要什么”，而不是“怎么做”
控制器模型通过不断对比期望状态与实际状态来修正系统
资源抽象用统一的 API 描述一切
基础设施即资源池屏蔽底层节点差异

3. Kubernetes 的抽象公式

从认知高度，可以把 Kubernetes 抽象为：

用户意图（YAML）     ↓API Server（期望状态存储）     ↓控制器模型（Reconciliation Loop）     ↓调度 + 执行     ↓最终运行态

二、Kubernetes 的统一认知模型

1. 三层统一架构

Kubernetes 可以被简化为三层模型：

+-----------------------------+|        API & 资源层         ||  Pod / Service / Deployment |+-----------------------------+|         控制层              || Controller + Scheduler      |+-----------------------------+|         执行层              || kubelet + CRI + CNI        |+-----------------------------+

2. 控制器模型：Kubernetes 的心脏

一切 Kubernetes 组件都遵循同一范式：

for {    actual := getActualState()    desired := getDesiredState()    if actual != desired {        makeThemEqual()    }}

这就是 Kubernetes 最核心的第一性原理：

期望状态驱动的自动化收敛系统

三、架构：从宏观到微观

1. 控制平面（Control Plane）

控制平面的本质是：

一个分布式意图处理系统

组件本质职责
API Server意图网关
etcd状态之源
Scheduler资源决策
Controller Manager状态收敛

（1）API Server：唯一入口

本质：

API Server = Kubernetes 的“大脑皮层”

（2）etcd：状态中枢

本质公式：

Kubernetes 的可靠性 ≈ etcd 的可靠性

（3）Scheduler：资源调度器

调度本质：

在资源池中寻找最合适的节点

逻辑模型：

未调度 Pod     ↓过滤可用节点     ↓打分     ↓绑定节点

（4）Controller Manager：系统稳定器

负责让系统：

从“实际状态” → “期望状态”

2. 执行平面（Node）

（1）Kubelet

本质：

“节点上的执行代理”

（2）kube-proxy

本质：

Service 网络规则控制器

真正转发流量的是：

kube-proxy 的定位：

不是代理，而是“规则编程器”

（3）CRI / CNI / CSI

接口抽象目的
CRI运行时解耦
CNI网络解耦
CSI存储解耦

体现 Kubernetes 的核心设计思想：

一切皆可插拔

四、对象模型：Kubernetes 的语言

1. Pod —— 最小运行单元

本质定义：

Pod = 一个逻辑主机

容器与 Pod 的关系：

比喻层对应
Pod机器
Container进程

2. Service —— 稳定入口

Service 的本质：

为动态 Pod 集合提供稳定访问点

三大功能：

3. Deployment —— 无状态管理器

本质：

版本化的副本控制器

Deployment   ↓ReplicaSet   ↓Pod

4. StatefulSet —— 状态化管理器

解决两个问题：

维度含义
拓扑状态编号顺序
存储状态独立 PVC

5. DaemonSet / Job / CronJob

对象场景本质
DaemonSet节点守护进程
Job一次性任务
CronJob定时任务

五、网络模型

Kubernetes 网络的第一性原理：

任何 Pod 可以无 NAT 直连任何 Pod

核心抽象

六、存储模型

Kubernetes 存储的核心理念：

存储与计算解耦

抽象层级：

Pod  ↓PVC（声明）  ↓PV（资源）  ↓StorageClass（策略）

七、安全模型

Kubernetes 安全的三个维度：

维度机制
身份ServiceAccount
权限RBAC
隔离NetworkPolicy

八、可观测性模型

现代运维三件套：

能力实现
MetricsPrometheus
LoggingEFK/ELK
TracingOpenTelemetry

九、运维方法论

1. 资源管理原则

2. 发布策略

模式场景
滚动更新常规发布
蓝绿发布大版本
金丝雀灰度

3. 高可用设计

十、最佳实践原则

应用设计原则

运维实践原则

十一、Kubernetes 的边界

Kubernetes 不是什么：

它是：

分布式应用的运行时平台

十二、技术演进趋势

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